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壹、活動目標 Goal
初步了解投幣機裡的分幣原理。
動手製作教玩具認識電磁感應。
藉由探究活動了解電磁感應、力與運動的關係。
大概念 Big Idea
磁鐵進出非鐵金屬管會產生感應磁力。
不同金屬材質在磁場中運動產生電磁感應的阻力的大小。
藉由鋁罐單擺，探討金屬材質在磁場中運動產生電磁感應的效應。
核心問題(探究問題) Essential Question
為何磁鐵通過非鐵金屬管的時間較塑膠管長？(答案：電磁感應的產生。)
為何不同硬幣會落入不同的杯子裡？(答案：電磁感應的產生。)
磁鐵不能吸引鋁罐，卻能夠讓鋁罐單擺減速？（答案：電磁感應的產生。）
教學對象
國中生 1-3年級
教學時間
40分鐘 （約 1 節課）
作者(服務單位)
王丹平老師
(國立台南家齊高級中學)
郭政宜老師
(國立台南家齊高級中學)
吳怡穎師培生
(東華大學應用數學系)
通訊作者e-mail
410911205@gms.ndhu.edu.tw
貳、課程綱要對照 Course Outline
※以十二年國教素養導向綱要呈現
【自然科-學習內容】
Kc-Ⅳ-6
環形導線內磁場變化，會產生感應電流。
Ea-Ⅳ-1
時間、長度、質量等為基本物理量，經由計算可得到密度、體積等衍伸物理量。
Eb-Ⅳ-1
力能引發物體的移動或轉動。
Eb-Ⅳ-11
物體做加速度運動時，必受力。
【自然科-學習表現】
tr-Ⅳ-1
能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。
pe-Ⅳ-2
能正確安全操作適合學習階段的物品、器材儀器、科技設備及資源。能進行客觀的質性觀察或數值量測並詳實記錄。
ai-Ⅳ-1
動手實作解決問題或驗證自己想法，而獲得成就感。
參、活動原理 Theory
1、磁鐵在非鐵的金屬管中運動的行為，就像磁鐵通過螺線管時，因為管中的磁力線會隨時間發生變化，所以螺線管(金屬管)就會產生感應電流，而感應電流所形成的磁場，會與磁鐵的磁場互斥，使得磁鐵在金屬管中落下時除了受到重力向下的力，還有向上的感應磁力，所以通過金屬管的時間會比塑膠管的時間長。
2、硬幣在通過磁鐵時，會產生電磁感應現象，使得非磁性物質的硬幣會受到磁鐵的影響而減速。由硬幣的顏色可以發現1元與10元硬幣中的含銅量不同，1元硬幣為紅棕色，含銅量較高，所以產生的電磁感應較強，減速的情況較明顯，所以會落入較近的的杯子中；反之10元硬幣產生的電磁感應較弱，所以會落入較遠的杯子中。因此若軌道的兩側沒有磁鐵，則硬幣都不會產生電磁感應，就會落入相同的杯子中。
3、鋁罐單擺在下方沒有放置磁鐵時，運動只受到重力與繩子張力的影響，周期只會與繩長有關。但若在靜止垂掛的鋁罐正
下方放置一塊磁鐵，當鋁罐開始擺動，鋁罐底部的金屬面就如同線圈接近及遠離磁鐵，會因為電磁感應現象，使得鋁罐
的運動多了磁力的影響，所以擺動的時間會小於沒有放置磁鐵的時間。
肆、活動材料 Material
木板*1
木條*2
塑膠管*1
鋁管*1
A4透明文件夾板*2
強力磁鐵*20
三十公分鐵尺*2
大型燕尾夾*2
小紙杯*2
三百五十毫公升鋁罐汽水*1
一百二十公分棉線*1
伍、活動步驟 Step
第一部分 分幣機 （引起動機）
1-1 製作簡易投幣機
（1）將兩片A4透明文件夾板中間夾入2支鐵尺(斜放)後，下方以兩個大型燕尾夾固定。如圖所示。在軌道出口
處放置一個小紙杯，作為集幣筒。
（2）將1元及10元硬幣自放鐵尺一端放入，此時，不論是何種硬幣皆會落入同一個集幣筒。
1-2 分幣機製作
（1）將10組可兩兩互吸的磁鐵吸在透明文件夾板外側，如圖所示。注意磁鐵是在鐵尺上方，硬幣會通過的地
方，不可吸在尺上。
（2）在軌道出口處放置兩個小紙杯，作為集幣筒。試放1元及10元硬幣入分幣機，並調整紙杯的位置，讓硬幣可以落入杯中。
（3）觀察看看，1元及10元硬幣會掉到哪個杯子中。
第二部分 哪種管比較快？（原理觀察）
2-1 落地時間觀察
（1） 拿磁鐵吸塑膠管及金屬管，確認兩支管子都不會被磁鐵吸引。
（2） 老師一手拿塑膠管一手拿金屬管（先不要說是什麼材質）在等高處，請兩位學生拿磁鐵自上端同時放
手，讓磁鐵可以落入管中，其他同學幫忙計時，看看磁鐵通過管子的時間是否相同？
（3） 請學生討論：
a. 為什麼磁鐵通過金屬管會變慢？
b. 金屬管可以是哪些材質？
第三部分 擺不起來的鋁罐單擺（延伸探究）
3-1 鋁罐單擺
（1） 將易開罐的拉環拉起，將繩子一端固定在此處。
（2） 將繩子的另一端固定在木架上後，將鋁罐拉起一個擺角後放手，確認它能自由擺動不會碰撞到其他物品。
（3） 以碼表計時，紀錄放手後，鋁罐單擺要經過多少時間才會停止。
3-2 有磁鐵影響的鋁罐單擺
（1） 在靜止的鋁罐單擺下方桌面上，放置一顆磁鐵。
（2） 將鋁罐拉起一個擺角放手後開始計時，紀錄放手後，鋁罐單擺要經過多少時間才會停止。
（3） 比較下方有無放置磁鐵時，擺動的時間有何不同？並討論是什麼原因造成它們的不同。
3-3 磁鐵位置對擺動的影響
改變磁鐵與罐底的相對位置，觀察擺動的時間及運動的狀況。
（1） 磁鐵置於罐子的中心下方，改變罐底與磁鐵間的距離。
（2） 固定罐底與磁鐵間的距離，但磁鐵不再放於罐子的正中心。
（3） 讓學生想想還有其他因素會對擺動時間有影響嗎？
教案學習單
（待調整）
一、磁鐵在塑膠管中運動會產生電磁感應現象嗎？ (答案：不會，因為它不是導體金屬材質。)
二、1元和10元哪個會落在比較靠近出口的杯子裡呢?(答案：1元)
三、靜止的金屬和靜止的磁鐵間會產生電磁感應嗎？(答案：不會，因為必須要通過金屬磁場有發生變化，才會產生電磁感應。)
四、在這些實驗中，電磁感應現象所產生磁力都與運動方向 ，所以會讓運動中的物體 。(答案：相反；減速)
實作注意事項
實驗安全事項
手拿兩顆以上的強力磁鐵時，要小心不要被磁鐵夾到。
勿讓兩個強力磁鐵互相撞擊，容易發生碎裂。
實驗廢棄物處理
一般垃圾
資源回收
教學心得
以自製裝置，可操作，無藥品，易觀察，能協助學生認識科學原理，增加操作經驗，體驗探究的趣味性。
參考資料
鋁管中的磁鐵，龍騰普高物理，YOUTUBE
https://www.youtube.com/watch?v=uQ-K27fPjUg
愣次擺（魔術擺），科技大觀園，YOUTUBE
https://www.youtube.com/watch?v=JoX0j2pruGk
39元創意科學實驗，學研科學SOFT開發部，P31-33，天下遠見出版股份有限公司。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備：
準備器材及材料
準備學習單
學生動線安排及分組
告知學生實驗的安全守則
確保學生實驗之安全
本實驗的科學原理
前置作業：事先完成至步驟1-1
★學生準備：
遵守實驗安全守則，注意實驗安全
發揮團隊合作的精神
由做中學，瞭解本實驗的科學原理
貳、闖關之前
闖關負責關主及學生就位。關主負責解說指導，副關主負責指導與通過與不通過判定。
集合參加同學，以小組隊伍排列。
說明關卡配置與發下小組闖關卡。
安全宣導，請學生注意安全，不可以在場地內奔跑。
請學生注意禮貌，進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。
参、進入關卡
學生向關主問好，教師說明規則及建立默契。
關主介紹活動內容、實驗方式及安全事項(使用ppt或海報)
關主事先完成步驟至1-1 ，協助學生由步驟 1-2 開始操作至3-2
關主指導學生填寫實驗記錄單。
學生完成實驗後，關主請學生分享結果。
關主說明實驗反應機制及總結。
關主掌握時間，隨時指導與提醒闖關學生。
肆、闖關結束
收回闖關集點卡。
學生心得分享(包括成功與失敗的原因) 與關卡的相關科學原理。
關主視通關人數給予評分。
關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。
學生心得分享(包括成功與失敗的原因) 與關卡的相關科學原理。
預算表
預算表
每人次／每組的材料及預算（*以一組為單位）
項目.材料 / 數量/金額 (元)
項目.材料 / 數量/金額 (元)
1.木板*1
1.木板*1
2.木條*2
2.木條*2
3.塑膠管*1
3.塑膠管*1
4.鋁管*1
4.鋁管*1
5.A4透明文件夾板*2
5.A4透明文件夾板*2
6.強力磁鐵*20
7.三十公分鐵尺*2
7.三十公分鐵尺*2
8.大型燕尾夾*2
8.大型燕尾夾*2
9.小紙杯*2
10. 三百五十豪公升鋁罐汽水*1
11.一百二十公分棉線*1
總計 /每組約$910元以內
總計 /每組約$910元以內
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